【EXTECH Explores】面对全球芯片短缺，半导体安全更需要严格把关

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近期全球芯片短缺打乱了许多产业的生产计划，其中又以对半导体需求量大的汽车业所受明显的影响。随着汽车搭载更多先进功能，新的技术将使用更高压的电源，每辆车所使用的半导体组件数量亦随之增加。持续的疫情与中美贸易战是导致半导体短缺的其中几个原因，因此，厂商们正积极寻求能够提供足够产能的半导体制造商来解决此问题。然而在提高产量的同时，半导体的安全依旧是相当重要的。

如何确认半导体组件的安全性？

用于汽车的半导体组件需承受高温、高电压和高电流。特别是隔离器和隔离式栅极驱动器需要耐高压，因为他们的作用在于为输入和输出电压之间提供「电气隔离」，以避免产品损坏、确保运作时的安全并降低功耗(图1)。与大多数高压产品一样，他们具有潜在的触电危险。因此，隔离器和隔离式栅极驱动器需要通过电气安全测试，减轻和防止电气危害。我们将会针对隔离器的两个安规标准：UL1577 和 IEC 60747-5-5，在以下的内容中介绍其测试条件。

图1: 输入与输出电压之间的电气隔离

UL 1577是光隔离器的标准，但是数字隔离器和隔离式栅极驱动器皆使用此标准作为安全认证。为满足此标准的测试要求，他们需要通过耐压测试。在测试方法上分为规格测试或产线测试。取决于测试方法，测试条件会因此而有些许不同。规格测试是验证隔离器是否能承受60秒的额定隔离电压(一般常见的隔离电压是2.5kVrms 或是 5kVrms和高隔离电压6kVrms)。产线测试则是用于检测隔离器是否有制作上的缺陷。可比照规格测试方式进行或使用120%的额定隔离电压输入1秒。

UL1577 对于双重保护隔离器有更严格的测试要求。他们需要通过放电测试，以确保运作安全和质量。放电测试包含了两个测试。首先是使用20kv直流电压再放电5秒钟，重复50次，检查是否有任何明显的损坏。接着进行耐压测试输入隔离电压或3.5kVrms的电压（取其大者）60秒。

我们快速的总结以上所提到的UL1577测试条件在表一:

 

标准

UL 1577
测试项目基本隔离器耐压测试双重防护隔离器放电测试
测试类型规格测试产线测试放电测试耐压测试
方法一般使用2.5kVrms 至 5kVrms, 或 6kVrms至更高
  1. 比照规格测试
  2. 根据华仪的经验，一般使用3kVrms 至 6kVrms 或 7.2kVrms至更高
使用20kV直流电压且重复50次一般使用3.5kVrm或更高
时间60 秒
  1. 60 秒
  2. 1 秒
5秒60秒
来源: UL 1577 Standard for Safety Optical Isolators

表一: UL 1577 测试条件

IEC 60747-5-5也是光隔离器的安全标准，其耐压测试用于验证在特定情况下光隔离器是否能承受隔离电压，其规格测试和产线测试测试条件亦有所不同。进行规格测试时，输入60秒的隔离电压 (常见为2.5 kVrms 或 5kVrms)。在进行产线测试时，则须输入120%的隔离电压 1至2秒。表二总结了IEC60747-5-5的耐压测试条件:

标准IEC60747-5-5
测试项目耐压测试
测试类型规格测试产线测试
方法

一般使用2.5kVrms 至 5kVrms, 或 6kVrms至更高

 

根据华仪的经验，一般使用3kVrms 至 6kVrms 或 7.2kVrms至更高
时间60 秒1 秒
来源: IEC 60747-5-5 Semiconductor devices. Optoelectronic devices. Photocouplers

表二: IEC 60747-5-5耐压测试条件

华仪电子为半导体电气安全做把关

近期的芯片短缺严重影响了汽车产业。半导体供应与汽车产能回归正常固然是首要之务，但提供高质量的汽车与合规的半导体组件也同样重要。华仪在半导体产业拥有丰富的经验，曾成功帮助许多半导体制造商透过安规测试把关其产品的电气安全。

华仪的 ESA、SE 和 EST-300 系列提供5kVrms的输出电压，符合UL1577和IEC 60747-5-5对一般隔离器 (2.5kVrms 或5kVrms)的测试条件。而7470 系列耐压测试器特别适合用于测试高电压隔离器和双重防护隔离器，其高达20kV的交流或直流输出电压，可满足更严格的测试需求。半导体制造商选择华仪7470系列来确保他们的高压隔离器符合UL 1577的要求（表格一）。他们在规格测试使用了6kVrms的电压，而产线测试则使用7.5kVrms (略高于120%的额定隔离电压)；针对UL1577所要求的双重防护隔离器20kV放电测试，客户也选择7474来进行。图二为7470系列与被测隔离器的连接方式示意图

 

图二: 7470系列与被测隔离器(DUT)的连接方式

EEC 拥有 40 多年的行业经验，并与国际实验室合作，为客户提供电气安全测试解决方案。在第11期，我们讨论了半导体制造设备的电气安全测试。点击此处了解更多信息。如果您对半导体相关电气安全测试有任何疑问，请联系我们的业务获得完整的信息。

 

Issue 14 – February 2021

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